JPH0680163U - 大気遮断型粘度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】大気遮断型の粘度検出端に含まれるロータ回転
数を非常に大きくしても、粘度を測定するサンプル流体
へ混入しない、取扱いの容易な大気遮断型粘度計を提供
する。 【構成】大気遮断された粘度検出端構造は、回転する円
錐状ロータ１と、粘度計外筐２８に着脱可能に密着さ
れ、シール液２６ａを溜めることができる円周溝２５ａ
を有する円周状のシール槽２５と、粘度計外筐２８下部
に、円錐状ロータ１とシール槽２５とを収納するように
着脱可能に密着され、その内底部の平面部２２ａと円錐
状ロータ１の円錐部２１との間に、粘度を測定するサン
プル流体２を介在させるサンプルカップ２２とから構成
される。 【効果】大気からの遮断を行なうシール液を溜める溝
は、ロータから切り離されているため、従来のように、
ロータが高速回転しても、シール液が飛散して、サンプ
ル流体に混入することがなく、気密性を保持することが
でき、大気から影響を受けやすいサンプル流体に対し
て、安定な条件下で、正確に粘度を測定できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、回転粘度計等の粘度計に係り、特に、粘度検出端を大気から遮断し た大気遮断構造を有する粘度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】

回転を利用して、少量、例えば、１〜２ｍｌのサンプル流体の粘度を計測する 粘度計としては、大きく分けて定ずり速度方法粘度計と定応力方法粘度計の２種 類がある。

【０００３】 定ずり速度方法粘度計は、図２にその測定原理が示されるように、回転する円 錐状ロータ１と固定された平板３とから構成され、それらの間に粘度を測定する サンプル流体２を介在させる粘度検出端１０を有する。さらに、円錐状ロータ１ は、それを回転駆動する垂直駆動軸２０に接続され、その駆動軸２０には、一端 に指針８を、他方に円板状の目盛板７を取付けた応力バネ６が接続される。さら に、応力バネ６には、その目盛板７側に、変速機５とを介して、定速度で回転す る同期電動機４が、直列に接続される。

【０００４】 測定時には、同期電動機４によって、応力バネ６を介して、円錐状ロータ１を 回転させ、予め設定されたずり速度をサンプル流体２に与える。その時、サンプ ル流体２の粘度に関係する抵抗力に応じて、応力バネ６がねじられ、そのねじれ 角度が応力バネ６の両端に固着されている指針８と目盛板７によって表示される 。

【０００５】 定応力方法粘度計は、図３に示すように、上記粘度計と同様に、回転する円錐 状ロータ１と固定された平板３とから構成され、それらの間に粘度を測定するサ ンプル流体２を介在させる粘度検出端１０を有する。さらに、本粘度計は、微小 で非破壊的な、予め定めた一定のずり応力を円錐状ロータ１に与えるトルク制御 された電動機１４と、電動機１４の回転軸に固着され、サンプル流体２に与えら れた応力に対して生じたずり速度を測定する光センサ１５と、それを利用した高 分解能をもつ光学タコメータ１６とを有する。

【０００６】 この粘度計は、測定時に、トルク制御された電動機１４によって与えられた一 定応力に対し、サンプル流体２の粘度に応じて生じたずり速度を計測し、その粘 度を決定するものである。

【０００７】 以上のような原理の粘度計において、サンプル流体が、揮発性溶剤を含む塗料 や石油類等の場合や、血液等の生体液等の場合は、そのサンプル流体を含む粘度 検出端を、大気から遮断する必要がある。これは、サンプル流体中に含まれる揮 発性溶剤が大気中に蒸発したり、または、サンプル流体が大気中の水分を吸湿し たり、さらに、それが生体液などの場合は、大気に接触して容易に変質してしま うからである。

【０００８】 大気遮断型の検出端を有する粘度計の一例としては、実公平５−２８４３号公 報に述べられている粘度計が挙げられる。この検出端構造は、図４の拡大断面図 が示すように、粘度を測定するサンプル流体２をそれらの間に介在させる円錐状 ロータ１と平板３とを有する。円錐状ロータ１は、垂直駆動軸２０が接続され、 その上部に、大気との遮断を行なうシール液２６ａ等の液体を溜めることのでき る円周溝４０を有する。

【０００９】 さらに、この粘度計では、一方の端面が平板３に密着し、他方の端は円錐状ロ ータ１の駆動軸２０を挿通する孔４２を形成するとともに、その全周が下方に突 出して、シール液２６ａ内部に浸される円周端構造をもつカバー４１を有する。

【００１０】 ここで、カバー４１とシール液２６ａは、円錐状ロータ１、サンプル流体２お よび平板３とから構成される検出端１０を大気から遮断する。したがって、大気 から影響を受けやすいサンプル流体２でも、その粘度を正確に測定することがで きる。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記構造を有する大気遮断型の粘度検出端では、その円錐状ロータの 回転速度が、非常に大きくなると、ロータ上部に設けられた円周溝に貯留された シール液が、ロータとともに回転する。その回転が速くなると、その遠心力によ って円周溝から外側へ漏れだしたり、飛散したりすることがある。すると、シー ル液が、サンプル流体へ混入する可能性があり、混入した場合には、正確な粘度 測定ができなくなる。

【００１２】 本考案の目的は、大気遮断型の粘度検出端に含まれるロータ回転数を非常に大 きくしても、粘度を測定するサンプル流体へ混入しない大気遮断型粘度計を提供 することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

上記目的は、ロータと、ロータを回転する駆動軸と、被計測流体を貯留するサ ンプルカップとを有する粘度計において、前記サンプルカップと、ロータの周り を囲み、上部にシール液を溜める液溜めを有する検出端容器と、溜められたシー ル液中に、先端部全周が浸されるよう前記駆動軸に取付けられた仕切板とを有し 、検出端容器と、シール液と、仕切板とによって、前記ロータを収納する容器内 部の空間を、大気から遮断することを特徴とする大気遮断型粘度計において達成 することができる。

【００１４】 本考案において、粘度測定方法としては、定ずり速度方法または定応力方法の いずれでもかまわない。計測においては、大気から遮断された空間で、サンプル 流体をサンプルカップ底部とロータとの間に介在させ、駆動軸を回転し、ロータ を回転させる。この回転状態を、駆動軸に接続された粘度計本体部によって、測 定し、粘度を決定するものである。

【００１５】

【作用】

本考案の粘度計において、ロータに取付けられている仕切板は、シール液中に 、その突出部全周を浸しながら、ロータとともに回転する。そのため、回転中に おいても、シール液と仕切板によって、検出端容器の内部空間は、大気から遮断 される。

【００１６】 さらに、シール液を貯溜している検出端容器は、回転するロータと切り離され ているため、従来技術のように、ロータ回転の遠心力による影響はなく、シール 液が、被計測流体に混入することがない。

【００１７】 したがって、ロータを高速回転させても、被測定流体を大気から遮断した状態 のままで、正確に粘度を測定することができる。

【００１８】

【実施例】

本考案を適用した一実施例を、図１および図７を用いて以下に説明する。図１ は、本実施例の粘度検出端およびその大気遮断構造を示す拡大断面図、図７は、 その検出端を構成する部品の展開図である。

【００１９】 図１および図７において、大気を遮断する粘度検出端構造は、回転する円錐状 ロータ１と、粘度計外筐２８に着脱可能に密着され、シール液２６ａを溜めるこ とができる円周溝２５ａを有する円周状のシール槽２５と、円錐状ロータ１を収 納するように粘度計外筐２８下部に、着脱可能に密着され、その内底部の平面部 ２２ａと円錐状ロータ１のロータ円錐部２１との間に、粘度を測定するサンプル 流体２を介在させるサンプルカップ２２とを有する。

【００２０】 円錐状ロータ１は、図７に示すように、一方にロータ円錐部２１と、この円錐 部２１を支持するロータ支持部１ａとを有する。ロータ支持部１ａは、ねじが切 られているねじ孔１ｂを形成する。ロータ支持部１ａは、ロータ駆動軸２０とね じ２０ａによって同心軸上に連結され、ロータ駆動軸２０と同じ回転中心をもつ ように取付けられる。

【００２１】 ロータ駆動軸２０は、その下端側に、外周辺に下方への突出部２４ａが設けら れている仕切板２４を有する。ロータ駆動軸２０は、その上方で、図示されてい ない粘度計本体の回転駆動源に接続される。

【００２２】 シール槽２５は、中心軸にロータ支持部１ａを挿通する孔２５ｂを有する形状 で、その上面にシール液２６ａを貯留する円周溝２５ａを有し、粘度計外筐２８ 下部内面に設けられたシール槽装着部２７にバヨネット方式等で、着脱可能に密 着される。

【００２３】 シール槽２５の密着位置は、その円周溝２５ａに溜められたシール液２６ａ中 に、駆動軸２０に取付けられた仕切板２４の突出部２４ａ全周が、その円周溝２ ５ａの底部２５ｃまたは側面２５ｄに接触しないよう浸した位置である。このよ うに取付けられたシール槽２５と仕切板２４とシール液２６ａとによって、シー ル槽２５の上下空間が仕切られる。さらに、サンプルカップ２２を、粘度計外筐 ２８下部のサンプルカップ装着部２８ａに装着することで、サンプル流体２を、 ロータ支持部１ａと平面部２２ａとの間に介在させている検出端を含むサンプル カップ２２の内部空間を、大気から遮断する。

【００２４】 サンプルカップ２２は、その密閉された内部に雰囲気ガス導入、排出すること ができる開閉可能なバルブ２９ａおよび３０ａを備えた通気管２９および３０を 外周面に設けることもできる。

【００２５】 本実施例を使用するには、図７に示された状態で分解されている検出端および 大気遮断構造を組み合せることから始める。

【００２６】 最初、ロータ駆動軸２０に装着されている仕切板２４の突出部２４ａ全周がシ ール液２６ａ中に浸されるように、シール液２６ａを円周溝２５ａに溜めたシー ル槽２５を、シール槽装着部２７に密着する。

【００２７】 シール液２６ａとしては、サンプル流体２と関係なく、任意に選択することが できる。しかし、粘度測定時は、シール液２６ａ中を、仕切板２４が円錐状ロー タ１とともに回転するので、回転によって発生する抵抗を低くするため、シール 液２６ａとしては、通常、粘性の低い液体を使用する。さらに、使用するシール 液２６ａによる粘度抵抗を予め測定しておき、実際の粘度測定時または測定後に 、適宜な方法によって補正する。

【００２８】 次に、密着されたシール槽２５の下方から、ロータ支持部１ａを、そのねじ孔 １ｂとロータ駆動軸２０のねじ２０ａとを結合させることによって、接続する。

【００２９】 最後に、粘度を測定するサンプル流体２を少量、例えば、１〜２ｍｌ内底部２ ２ａに注入したサンプルカップ２２を、サンプルカップ装着部２８ａに密着し、 サンプル流体２とロータ支持部１ａとを含むサンプルカップ２２内部空間を大気 から遮断する。ここで、図示省略した調整機構を用いて、サンプルカップ２２の 装着位置を変化させることによって、その内底部平面部２２ａと円錐状ロータ１ の円錐部２１との間隙距離を調整することができる。

【００３０】 遮断空間の密閉度を向上させるために、サンプルカップ装着部２８ａおよびシ ール槽装着部２７の装着面に、密着用のグリースを予め塗布しても良い。

【００３１】 サンプル流体２に揮発性溶剤が含まれている場合、その溶剤が発生するのと同 質のガスを導入したり、または、乾燥ガスや不活性ガス等の任意の雰囲気ガスを 導入するため、サンプルカップ２２側面に設けられ、通常は閉じている通気管２ ９および３０のバルブ２９ａおよび３０ａを用いることができる。雰囲気ガスの 導入により、利用者が希望する粘度測定雰囲気状態を、迅速に達成できる。バル ブ２９ａおよび３０ａを閉じると、その雰囲気状態を保持し、測定時において一 定の安定条件を作り出すことができる。

【００３２】 粘度を測定するには、大気から遮断された円錐状ロータ１を回転させる。本考 案は、図２または図３における粘度検出端１０に関するものである。したがって 、粘度を測定する方法は、自由に選ぶことができ、測定を希望するサンプル流体 ２に、最適の粘度測定方法を用いることができる。

【００３３】 以上説明したように、図７に示された構成要素の設定および測定準備作業では 、特別な技術を要しない。そのため、シール液２６ａやサンプル流体２の補充作 業を、容易にし、良好な大気遮断環境を簡単に形成できるため、大気を遮断して 行なう粘度測定時間を大幅に短縮することができる。

【００３４】 別のサンプル流体を測定する場合には、サンプルカップ２２を取外し、その内 底部２２ａに溜っている測定を終了したサンプル流体を清掃紙などで拭き取る。 次に、平面部２２ａおよびロータ円錐部２１を洗浄し、次に計測するサンプル流 体２を注入する。この時、シール液２６ａの交換または補充を希望する場合には 、ロータ支持部１ａとロータ駆動軸２０との接続を解除し、シール槽２５を粘度 計外筐２８から取外し、シール液２６ａの交換、補充を行なう。最後に、上記に 説明した手順に従い、検出端を組み合わせ、粘度計測を実行する。

【００３５】 本実施例において、シール液２６ａを溜めるシール槽２５は、円錐状ロータ１ から切り離され、粘度計外筐２８に固定されているため、回転しない。したがっ て、粘度測定時において、ロータ回転数を大きくしても、遠心力によるシール液 ２６ａの飛散は生じない。

【００３６】 この測定時におけるロータ回転による影響を、本実施例と図４の従来例のもの と比較した結果を、図８（本実施例）と図６（従来例）に示す。図８および図６ では、粘度検出端として、それぞれ図１および図４に示される構造の検出端を使 用した。その他の実験条件である、粘度測定方法（定ずり速度方法）、サンプル 流体、および、雰囲気状態は、全て同一である。

【００３７】 両図に示してあるデータは、ロータ回転数（横軸）を徐々に増加させた後、減 少させていった場合の回転数に対する粘度指度（縦軸）を示している。

【００３８】 図４の従来例の粘度計においては、図６に示すように、ロータ回転数が、図中 の矢印に沿って徐々に増加されると、それに対応して応力、つまり、粘度指度が 増加する。

【００３９】 しかし、ロータ回転数がある値まで増加すると（この例では約２００ｒｐｍ） 、回転数と粘度指度との関係が、突然不連続になる。これは、シール液が回転遠 心力のため飛散または漏れて、サンプル流体と混ざるため、粘度指度が低下する からである。次に、回転数を減少させていくと、遠心力が減少するためシール液 は、それ以上飛散または漏れない。そのため、図６に示される回転数と粘度指度 関係は、安定しているが、回転数増加時に、サンプル流体にシール液が混入した ため、そのサンプル流体の粘度は、本来の粘度より低下していることを示してい る。

【００４０】 本実施例（図１参照）では、シール液２６ａを溜めているシール槽２５が、ロ ータ１と切り離されている。そのため、図８に明確に示されるように、図６で見 られたようなロータを高回転させた場合に生じる粘度測定の不具合を生じない。

【００４１】 本考案を適用した他の実施例を、図９を用いて説明する。 本実施例は、通気管２９および３０を有する上記実施例における大気遮断型検 出端構造を含む粘度計と、雰囲気ガス供給手段とを有する。

【００４２】 ここで、図９に示すように、雰囲気ガス供給手段は、サンプル流体から発生す るガスと同質のガス等を発生する揮発液２６ｂを溜めることができる、通気管６ １を有する密閉された容器６０と、容器６０上部から通気管６１を通して、揮発 液２６ｂから発生したガスを送り出し、通気管２９を通して検出端構造内部へそ のガスを送りこむガスポンプと、検出端構造のもう一方の通気管３０に取付けら れ、ガス排出を制限するストップバルブ６２とを有する。

【００４３】 測定に際しては、上記と同様に、サンプル流体およびシール液を注入した粘度 検出端構造を設定し、その構造内部空間を大気から遮断する。次に、サンプル流 体の粘度を測定する雰囲気状態を形成するため、容器６０内部の揮発液２６ｂか ら発生したガスをガスポンプによって、検出端構造の内部空間へ導入する。検出 端構造内部空間の雰囲気ガスが飽和状態に達し、安定した後、測定を開始する。

【００４４】 本実施例では、サンプル流体に含まれる揮発性溶剤から発生するのと同質のガ スを始めとする、任意の揮発液から発生するガスを導入することができる。した がって、大気に接触すると変質して、正確な粘度測定が行なえないサンプル流体 でも、任意の雰囲気状態において、サンプル流体本来の粘度測定が可能となる。

【００４５】 また、揮発液２６ｂを溜めた容器６０の代わりに、ガスボンベ等を用い、乾燥 ガスや不活性ガスを、雰囲気ガスとして、検出端構造内部に導入することもでき る。

【００４６】 本考案を適用した他の実施例を、図５を用いて説明する。 本実施例においては、図５に示すように、シール槽２５の構造以外は、全て図 １の実施例と構造と同じである。

【００４７】 本実施例のシール槽２５は、シール液２６ａを溜める円周溝２５ａの外周壁内 に、シール液２６ａ以外の揮発性の液体２６ｂを溜めることができる空洞３２と 、そこに溜める揮発液２６ｂを注入し、その液体からの揮発ガスが空洞３２外部 に排出される、シール槽２５外周壁面に設けられた円周状の貫通孔３１とを、さ らに設けている。

【００４８】 貫通孔３１が設けられているシール槽２５外壁とサンプルカップ２２内部とは 、接触しない構造となっている。これによって、揮発液２６ｂからの揮発ガスは 、大気から遮断された密閉空間に充満する。揮発液２６ｂとしては、サンプル流 体２が発生するガスと同じ、または同質のガスを発生するものを使用する。

【００４９】 測定の際の検出端構造の設定は、図１の実施例と同様である。最初、シール槽 ２５にシール液２６ａおよび揮発液２６ｂを補充し、ロータ駆動軸２０に取付け られている仕切板２４の突出部２４ａ全周がシール液２６ａに浸されるよう、粘 度計外筐２８に密着する。次に、ロータ駆動軸２０にロータ支持部１ａを接続し 、最後に、サンプル流体２を注入したサンプルカップ２２を、粘度計外筐２８に 密着して、検出端構造内部の空間を大気から遮断する。

【００５０】 一旦、検出端構造の内部空間が大気から遮断した後、バルブ２９ａ、３０ａを 開放し、シール槽２５の空洞３２に溜められている揮発液２６ｂおよびサンプル 流体２から発生するガスが、その空間内部にあった大気を置換した後、バルブ２ ９ａおよび３０ａを閉じ、雰囲気状態を保持する。

【００５１】 空洞３２内の揮発液２６ｂの自由液面は、サンプル流体２の自由液面と比べて 面積がはるかに大きいので、揮発液２６ｂから発生するガス量は、サンプル流体 ２からの発生ガス量よりも非常に大きい。そのため、サンプル流体２からのガス 発生量は、最小限に抑えることができる。さらに、雰囲気ガスが飽和状態に達す ると、それ以上のガス発生を防ぎ、サンプル流体２の状態を安定させる。

【００５２】 このように、雰囲気状態が安定し、サンプル流体２の状態が安定した後、ロー タ駆動軸２０を回転させ、任意の測定方法によって粘度を計測する。もちろん、 揮発液２６ｂに加え、サンプルカップ２２の側面に設けられた通気管２９および ３０を用いて、上記実施例のように、雰囲気ガス供給手段を用いて、雰囲気ガス を導入して、検出端内部空間の雰囲気状態を、より迅速に安定させることもでき る。

【００５３】 さらに、大気遮断された検出端構造の構成要素は分解可能で、容易に組立るこ とができる構造のため、取扱いが簡単で、測定にかかわる準備時間を、大幅に短 縮することができる。

【００５４】 また、任意の雰囲気ガスを、強制的または自然発生的に、検出端構造内部の密 閉空間に充満させることで、安定した任意の雰囲気状態を、簡単に作り出すこと ができ、その状態下での粘度測定が可能となる。

【００５５】

【考案の効果】

本考案では、大気遮断に用いられるシール液を溜める溝は、回転するロータか ら切り離され、固定されている。そのため、従来のように、ロータが高速回転し ても、シール液が飛散して、サンプル流体に混入することなく、大気から遮断さ れた空間の気密性を保持することができる。

【００５６】 したがって、測定時に、サンプル流体が、大気と接触または連続的に通じるこ とがないため、大気から影響を受けやすいサンプル流体に対して、安定な条件下 で、正確に粘度を測定できる。

【００５７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を適用した一実施例の粘度検出端の拡大
断面図。

【図２】定ずり速度方式粘度計の原理を説明する図。

【図３】定応力方式粘度計の原理を説明する図。

【図４】従来技術による大気遮蔽型粘度計の粘度検出端
の一例の拡大断面図。

【図５】本考案を適用した他の一実施例の粘度検出端の
拡大断面図。

【図６】従来技術による大気遮断型粘度計において、そ
の粘度検出端の円錐状ロータの回転数を増加、減少した
場合の粘度指度の変化を表したグラフ。

【図７】本考案を適用した図１の実施例の粘度検出端に
おける部品展開図。

【図８】本考案を適用した図１の実施例の粘度計におい
て、その粘度検出端の円錐状ロータの回転数を増加、減
少した場合の粘度指度の変化を表したグラフ。

【図９】本考案を適用した他の一実施例を説明する図。

【符号の説明】

１…円錐状ロータ、 １ａ…ロータ先端部、 ２…サン
プル流体、３…平板、 ４…周期電動機、 ５…変速
機、 ６…応力バネ、７…目盛板、 ８…指針、 １０
…粘度検出端、 ２０…ロータ駆動軸、２０ａ…ねじ、
２１…ロータ円錐部、 ２２…サンプルカップ、２２
ａ…平面部、 ２４…仕切板、 ２４ａ…突出部、 ２
５…シール槽、２５ａ…円周溝、 ２５ｂ…孔、 ２６
ａ…シール液、 ２６ｂ…揮発液、２７…シール槽装着
部、 ２８…粘度計外筐、２８ａ…サンプルカップ装着
部、 ２９…通気管、 ２９ａ…バルブ、３０…通気
管、 ３０ａ…バルブ、 ３１…貫通孔、 ３２…空
洞、４０…円周溝、 ４１…カバー、 ５０…円周溝、
６０…揮発溶剤容器、６１…通気管、 ６２…ストッ
プバルブ。

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータと、ロータを回転する駆動軸と、被
   計測流体を貯留するサンプルカップとを有する粘度計に
   おいて、 前記サンプルカップと、ロータの周りを囲み、上部にシ
   ール液を溜める液溜めを有する検出端容器と、 溜められたシール液中に、先端部全周が浸されるよう前
   記駆動軸に取付けられた仕切板とを有し、 検出端容器と、シール液と、仕切板とによって、前記ロ
   ータを収納する容器内部の空間を、大気から遮断するこ
   とを特徴とする大気遮断型粘度計。
2. 【請求項２】請求項１において、前記検出端容器は、少
   なくとも、 前記ロータを収容する上部が開放された容器本体と、 その容器上部の開口部を覆うように配置され、前記駆動
   軸を挿通する孔を中心に形成し、それを囲んで、周りに
   設けられたシール液を貯留する溝を上面に形成するシー
   ル槽とを有し、 容器本体とシール槽は、それぞれの接合部において、着
   脱可能な構造を有することを特徴とする大気遮断型粘度
   計。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記検出端容
   器は、その大気から遮断された内部空間と連通した第２
   の液溜めを、さらに有することを特徴とする大気遮断型
   粘度計。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれかにおいて、大気
   から遮断されている空間と連通し、その空間を満たす雰
   囲気ガスを、注入および排気することができる開閉可能
   な通気手段を前記検出端容器に設けたことを特徴とする
   大気遮断型粘度計。
5. 【請求項５】請求項４において、さらに、前記通気手段
   に接続され、雰囲気ガスを供給するガス供給手段を有す
   ることを特徴とする大気遮断型粘度計。
6. 【請求項６】請求項１から５のいずれかにおいて、前記
   ロータと前記駆動軸が、前記仕切板の取付け部位より下
   方で、着脱可能な構造を有することを特徴とする大気遮
   断型粘度計。
7. 【請求項７】請求項１から６のいずれかにおいて、前記
   サンプルカップは、前記検出端容器の内底部の一部であ
   ることを特徴とする大気遮断型粘度計。